Anwendung der Rotations-Rückbiegerichttechnologie bei der Herstellung von präzisionsgeschmiedeten Stangen aus Titanlegierungen

1940 perfektionierte Kroll die Methode der „Magnesiumreduktion von Titantetrachlorid“ zur Gewinnung von Titan. Titanen, Söhne der Erde, begannen, sich vom Labor aus der industriellen Produktion zu widmen. Seitdem hat sich die industrielle Produktion von Titan und Titanlegierungen rasant entwickelt. In den letzten Jahren sind die Titanindustrie und die Verarbeitungstechnologie für Titanmaterialien weltweit immer ausgereifter geworden, und die Produktion und der Verbrauch von Titanschwämmen, verformten Titanlegierungen und verarbeiteten Materialien aus Titanlegierungen haben ein sehr hohes Niveau erreicht. Es wird immer häufiger in der Luft- und Raumfahrt sowie bei der Herstellung von Kriegsschiffen, Waffen und anderen militärischen Produkten eingesetzt und verfügt auch über ein enormes Anwendungspotenzial in der Automobil-, Chemie- und Energieindustrie.

Aufgrund der Anforderungen der modernen industriellen Produktion wurden verschiedene Arten von Titanmaterialien entwickelt: Titanstäbe, Titanplatten, Titandrähte, Titanstreifen, Titanrohre, Titanfolien usw. Darunter auch die Herstellung kleiner Titanlegierungsstäbe hat begonnen, Gestalt anzunehmen. Diese Art von Stäben zeichnet sich durch eine geringe Größe und eine große Anzahl von Zählungen aus. Im Allgemeinen werden zu ihrer Herstellung Präzisionsschmiedemaschinen eingesetzt, um Produktionseffizienz und Produktstabilität sicherzustellen. Unser Unternehmen verfügt über eine SXP-13-Präzisionsschmiedemaschine, eine JBLR-130-Richtmaschine und entsprechende Heizgeräte mit einer jährlichen Produktion von etwa 600 t Präzisionsschmiedestangen.

Theorie und Entwicklung des Stabrichtens

Wie das alte Sprichwort sagt: „Überkorrektur ist zu viel.“ Allerdings muss im Bereich des Metallrichtens eine Überkorrektur eine Überkorrektur sein. Die traditionelle einfache Rückbiegerichtmethode nutzt diese Theorie. Wie in Abbildung 1 dargestellt, definieren wir den Krümmungsradius des ursprünglichen Biegezustands des Stabes ab als ρ0, den beim Richten verwendeten umgekehrten Biegeradius als ρ1 und die umgekehrte Biegung erreicht den Zustand a'b'. Zu diesem Zeitpunkt wird die äußere Kraft entfernt und die Stange kann frei federn. Kehren Sie in den Zustand a"b" zurück. Wenn a"b" eine gerade Linie ist, wird der Zweck der Begradigung erreicht. Allerdings ist die Beziehung zwischen dem Ausmaß der Rückbiegung und dem ursprünglichen Ausmaß der Biegung nichtlinear und wird von der Plastizität und der Querschnittsform des Materials beeinflusst. Daher werden beim Richten in der tatsächlichen Produktion häufig mehrere Rückbiegungen verwendet, um den Biegezustand der Stange zu verringern und sie den Anforderungen gerecht zu machen.

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Abbildung 1 Prinzipdiagramm der Umkehrbiegerichtmethode

Basierend auf der einfachen Rückbiegerichtmethode wurde die Theorie des rotierenden Rückbiegerichtens entwickelt. Wie in Abbildung 2 dargestellt, übernimmt die Richtmaschine mit geneigten Rollen, die zum Richten kleiner Rohre und Stangen verwendet wird, diese Theorie des Rotationsrichtens. Die Oberfläche der Richtwalze des Schrägwalzenrichters ist eine Hyperboloidfläche, die durch die Drehung einer Hyperbel um die Achse entsteht. Beim Richten dreht sich die Stange unter der Reibung der Richtrolle vorwärts. Nachdem sich die axialen Fasern der Stange stark elastisch-plastisch verformt haben, wird die Rückprallfähigkeit allmählich gleichmäßiger. Selbst wenn der ursprüngliche Biegezustand unterschiedlich ist, bleibt die endgültige Elastizität des Stabs tendenziell gleich, da jede Faser viele Male von klein nach groß und dann von groß nach klein extrudiert und verformt wurde. Je öfter diese Verformung wiederholt wird, desto größer ist die Belastbarkeit. Je näher die Fähigkeiten beieinander liegen, desto besser ist der Glättungseffekt. Untersuchungen haben gezeigt, dass die Richtwirkung der Schrägrollenrichtmaschine mit den folgenden Bedingungen zusammenhängt: Die Anzahl der Punkte, die die Biegezone erzeugen, beträgt mindestens vier, d. h. es werden zwei effektive Richt- und Umkehrbiegezonen erzeugt; Je länger die Kurvenlänge der Biegezone ist, desto besser ist der Effekt. Es muss ein angemessenes geometrisches Verhältnis zwischen Richtwalzenschrägwinkel, Walzenabstand und Walzenspalt eingehalten werden.

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Abbildung 2 Prinzipdiagramm des rotatorischen Rückbiegerichtens

Forschung und Verbesserung vonPräzisionsgeschmiedeter Stab aus TitanlegierungRichttechnik
Experimentiermethode
Dieser Test ist in zwei Gruppen unterteilt: Test eins konzentriert sich auf die Beziehung zwischen der Richtwirkung von präzisionsgeschmiedeten Titanlegierungsstäben derselben Spezifikationen und verschiedener Marken und dem Abschrägungswinkel der Richtwalze, und Test zwei untersucht die Auswirkung der Krümmungslänge auf das Richten aus präzisionsgeschmiedeten Stäben aus Titanlegierung. Wirkung. Die begradigte Stange wird mit einer Korrekturplattform und einer Fühlerlehre beurteilt: Wenn die Krümmung der Stange nach der Korrektur nicht mehr als 3 mm/1000 mm beträgt, wird sie als qualifiziert gewertet, und wenn die Krümmung der Stange nicht mehr als 1 mm/1000 mm beträgt. 1000 mm wird es als ausgezeichnet markiert. Die Testausrüstung ist die Richtmaschine JBLR-130 (2-2-2) der Baoji Titanium Industry Company, und die Testmaterialien sind präzisionsgeschmiedete Stangen aus Titanlegierung TA2, TC4 und Ti55511 mit einem Durchmesser von 45 mm.
Im ersten Test wurden präzisionsgeschmiedete Stangen der Typen TA2, TC4 und Ti55511 mit einem Durchmesser von 45 mm ausgewählt. Die Richtmaschine stellte drei Sätze von Walzenspalten und Richtwalzenschrägungswinkeln ein (Walzenspalt φ44 ~ φ44,5 mm, Richtwalzenschrägungswinkel 37,0 Grad; Walzenspalt φ44,5- φ45 mm, Richtwalzenschräge Winkel 37,2 Grad; Walzenspalt φ43,5 ~ φ44 mm, Richtwalzenschrägenwinkel 36,8 Grad) zum Richten und den Richteffekt aufzeichnen. Im zweiten Versuch wurden präzisionsgeschmiedete TC4-Stäbe mit einem Durchmesser von 45 mm zum Einzelrichten ausgewählt. Die drei Richtwalzenpaare der Richtmaschine 2-2-2 werden entsprechend der Zuführreihenfolge als Richtwalze 1, Richtwalze 2 und Richtwalze 3 definiert. Im Test wird der Fasenwinkel von Richtwalze 1 und Richten ermittelt Walze 2 übernimmt die optimalen Daten aus Versuch 1 und der Fasenwinkel und der Walzenspalt der Richtwalze 3 werden entsprechend vergrößert, um den Krümmungsradius der zweiten Richt-Rückbiegezone zu vergrößern. Glättungseffekt aufzeichnen.
Testdaten
⑴Die ersten Daten von Test eins: Walzenspalt φ44 ~ φ44,5 mm, Richtwalzenschrägwinkel 37,0 Grad
⑵Die zweiten Daten von Test eins: Walzenspalt φ44,5 ~ φ45 mm, Richtwalzenschrägenwinkel 37,2 Grad
⑶Die dritten Daten von Test 1: Walzenspalt φ43,5 ~ φ44 mm, Richtwalzenschrägwinkel 36,8 Grad
⑷ Für den zweiten Test wird der Winkel von Richtwalze 1 und Richtwalze 2 auf 37,{3}} Grad gewählt, was im ersten Test die beste Richtwirkung hat, und der Winkel von Richtwalze 3 wird entsprechend erhöht prüfen.
Experimentelle Analyse
Durch die statistische Datenanalyse der drei Tests in Experiment 1 ist ersichtlich, dass der Richteffekt verschiedener Marken präzisionsgeschmiedeter Stangen aus Titanlegierungen eng mit dem Walzspalt und der Richtwalzenschräge der Richtmaschine zusammenhängt. Nach der Analyse der Richtwalzenfase ist der Winkel der dominierende Faktor, der den Richteffekt beeinflusst, während der Walzspalt mehr Einfluss auf die Oberflächenqualität der gerichteten Stange hat. Während des Tests haben wir festgestellt, dass der Richteffekt mit der spiralförmigen Kurve zusammenhängt, die entsteht, wenn der Rohling die Richtmaschine durchläuft. Von TA2 über TC4 bis hin zu Ti55511 nimmt die Härte zu, je schlechter die Plastizität des Materials wird. Um die erforderliche Richtwirkung zu erreichen, muss bei gekrümmten Kurven der Richtschrägenwinkel reduziert werden. Selbst wenn die Rohlinge die gleichen Spezifikationen haben, muss daher der Einfluss der Plastizität und Härte des Rohlings selbst berücksichtigt werden, um einen guten Richteffekt zu erzielen. Aus den Daten von Experiment 2 können wir ersehen, dass eine entsprechende Vergrößerung des Abschrägungswinkels der Richtwalze 3 den Rückbiegeradius der zweiten Richt-Rückbiegezone vergrößert und entsprechend die Kurvenlänge der Rückbiegezone erhöht, was das Richten verbessern kann . Wirkung. Wenn jedoch der Fasenwinkel der Richtwalze 3 einen bestimmten Grenzwinkel überschreitet, nimmt die Richtqualität stark ab. Der analysierte Grund besteht darin, dass, wenn der Abschrägungswinkel der Richtwalze 3 übermäßig vergrößert wird, kein effektiver Richt-Rückbiegebereich gebildet werden kann und der Richteffekt nicht garantiert werden kann. .
abschließend
⑴ Beim Richten präzisionsgeschmiedeter Stäbe aus Titanlegierungen besteht kein streng linearer Zusammenhang zwischen dem Abschrägungswinkel der Richtwalze und dem Stabdurchmesser. Unter Berücksichtigung des Einflusses der Plastizität und Härte des Materials auf die Rückbiegelinie des Richtens ist es bei Sorten mit geringer Plastizität und hoher Härte erforderlich, den Abschrägungswinkel der Richtwalze entsprechend zu verringern, um die erforderliche Rückbiegelinie zum Richten sicherzustellen. ⑵ Erhöhen Sie bei Rohr- und Stangenrichtmaschinen vom Typ (2-2-2) den Abschrägungswinkel der Richtwalze entsprechend, um den umgekehrten Biegeradius zu vergrößern und den Richteffekt zu verbessern. Wenn der Winkel jedoch zu groß ist, kann kein effektiver Richt- und Rückbiegebereich gebildet werden und der Richteffekt nimmt stark ab.

——Artikel ausgewählt aus „Forging and Stamping Express“, Ausgabe 5, 2023